1. 1: Tính số ống trong buồng đốt
1.3. Tính chiều dày buồng đốt
Chọn vật liệu làm thân buồng đốt là thép crôm – niken – titan (X18H10T) và phương pháp chế tạo là dạng thân hình trụ hàn.
Bề dày buồng đốt được tính theo công thức XIII.8 [2-360]
𝐷𝑡𝑟 . 𝑝 𝑆 =
2. [𝜌]. 𝜌 − 𝑝 + 𝐶 (𝑚)
Trong đó:
-Dtr: đường kính trong của buồng đốt, m
- φ: hệ số bền hàn của thanh hình trụ theo phương dọc - Pb : áp suất trong của thiết bị, N/m2
- C : hệ số bổ sung do ăn mòn và dung sai về chiều dày, m - b : ứng suất cho phép, N/m2
(*) Xác định đại lượng C
Theo bảng XIII.8 [2-362] nếu hàn tay bằng hồ quang điện với Dtr ≥ 700 (mm), thép không gỉ thì φ = 0,95
Đại lượng bổ sung C trong công thức XIII.8 [2-362] phụ thuộc vào độ ăn mòn, độ bào mòn và dung sai của chiều dày. Xác định đại lượng C theo công thức
𝐶 = 𝐶1 + 𝐶2 + 𝐶3 , 𝑚
Trong đó :
- C1 : bổ sung do ăn mòn, xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu của môi trường và thời gian làm việc của thiết bị, m
Đối với vật liệu bền (0,05 ÷ 0,1 mm/năm) ta lấy C1 = 1 (mm)
- C2 : đại lượng bổ sung do hao mòn, chỉ tính đến trong trường hợp nguyên liệu có chứa các hạt rắn chuyến động với tốc độ lớn ở trong thiết bị. Chọn C2 = 0 (mm)
- C3 : đại lượng bổ sung do dung sai của chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày tấm vật liệu. Tra bảng XIII.9 [2-364] chọn C3 = 0,4 (mm)
Vậy C = 1 + 0 + 0,4 = 1,40 (mm) = 0,0014 (m)
(*) Xác định ứng suất cho phép b
Khi tính toán sức bền của thiết bị trước hết cần xác định ứng suất cho phép. Đại lượng ứng suất cho phép phụ thuộc vào dạng ứng suất, đặc trưng bền của vật liệu chế tạo, nhiệt độ tính toán, công nghệ chế tạo và điều kiện sản xuất. Ứng suất cho phép được xác định theo các công thức XIII.1, XIII.2 [2-355]:
[𝜌𝑐] = 𝜌𝑐 . 𝜌 𝑛𝑐 [4-356] Trong đó: [𝜌𝑘] = 𝜌𝑘 . 𝜌 𝑛𝑘 𝑘 [4-356]
- nk, nc: hệ số an toàn theo giới hạn bền, giới hạn chảy
Tra bảng XIII.3 [2-356] với thép không gỉ cán, rèn dập ta xác định được nk = 2,6 và nc = 1,5.
- [k], [c]: ứng suất cho phép khi kéo, theo giới hạn chảy -k : giới hạn bền khi kéo.
Tra bảng XII.4 [2-309] với thép không gỉ X18H10T dày 4 – 25 mm ta được k = 550.106 (N/m2 )
-c : giới hạn chảy. Tra bảng XII.4 [2-309] với thép không gỉ X18H10T dày 4 – 25 mm ta được c = 220.106 (N/m2 )
- η : hệ số điều chỉnh. Các chi tiết, bộ phận không bị đốt nóng hay được cách ly với nguồn đốt nóng trực tiếp (nhóm thiết bị 2). Các thiết bị dùng để sản xuất ở áp suất cao (loại 1). Tra bảng XIII.2 [2-356] ta xác định được η = 0,9
Suy ra : [𝜌𝑘] = 550.106.0,9 = 190,38.106(N/m2) 2.6 [𝜌𝑐] = 220.106.0,9 = 132,00.106(N/m2) 1,5
Vậy ứng suất cho phép của vật liệu:
(*) Xác định áp suất làm việc (áp suất trong thiết bị)
Môi trường là hỗn hợp hơi bão hòa – nước ngưng nên áp suất làm việc bằng tổng áp suất hơi (khí) và áp suất thủy tĩnh pl của chất lỏng.
𝑃𝑏 = 𝑃𝑚𝑡 + 𝑃𝑙 ≈ 𝑃𝑚𝑡, N/m2 Có Pmt = Phđ = 5,00 (at) = 5,00.98100 = 490500 (N/m2 ) Vậy 𝑃𝑏 = 490500 (N/𝑚2 )
(*) Xác định chiều dày buồng đốt
Ta có: [𝜌]. 𝜌 𝑃𝑏 132,00.106. 0,95 = 490500 = 255,66 > 50
Vì vậy bỏ qua Pb ở mẫu trong công thức tính S. Vây tính đươc chiều dày buồng đốt:
𝐷𝑡𝑟 . 𝑃𝑏 𝑆 = 2. [𝜌]. 𝜌 − 𝑃 1.490500 + 𝐶 = 2.132,00.106. 0,95 . 103 + 1.4 = 3,36𝑚𝑚
Quy chuẩn theo bảng XIII.9 [4-364] lấy S = 4mm (*) Kiểm tra ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử
Trong tất cả mọi trường hợp sau khi đã xác định được chiều dày thiết bị, ta cần kiểm tra ứng suất theo áp suất thử bằng công thức XIII.26 [2-365]
[𝐷𝑡𝑟 + (𝑆 − 𝐶)]. 𝑝0 𝜌𝑐 𝜌 = < (𝑁/𝑚 2) Trong đó: 2(𝑆 − 𝐶). 𝜌 1,2
- Po: Áp suất thử được tính theo công thức XIII.27 [2-366]
𝑃𝑜 = 𝑃𝑡ℎ + 𝑃1 , N/m2
Với + Pth : áp suất thử thủy lực lấy theo bảng XIII.5 [2-358]. Ta có Pth = 1,5.Pb = 1,5. 490500= 735750 (N/m2 )
+ P1 : áp suất thủy tĩnh của nước được tính theo công thức XIII.10 [2-360] P1 = ρ.g.H (N/m2 )
Tra bảng I.5 [1-11] với nước ở 25 oC được khối lượng riêng của nước tại 25 oC là
= 997,08 (kg/m³)
Ta có: P1 = 997,08.9,81.(5 + 0,5) =53797,45 (N/m2 ) Suy ra Po = 735750 + 53797,45= 789547,45 (N/m2 )
� 𝜌 = [1 + (4 − 1,4).10−3]. 789547,45 2(4 − 1,4).10−3. 0,95 = 183,33. 106 (𝑁/𝑚2) = 160,24.106 < 220. 106 1,2
Vậy chiều dày phòng đốt là S = 4mm